כיצד להפחית את זמן ייבוש הקפאה
כמה זמן לוקח מייבש הקפאה להקפיא דברים? באופן כללי, זמן ייבוש ההקפאה נע בין עשר לארבעים שעות, וזמן ייבוש ההקפאה משתנה עם מוצרים שונים. מכיוון שתהליך ייבוש ההקפאה הוא למעשה תהליך של העברת חום והעברת מסה (אדי מים) בו זמנית, שיעורי החום והעברת המסה יחד משפיעים על קצב הייבוש, ובכך משפיעים על מחזור ייבוש ההקפאה כולו. כל הגורמים המשפיעים על חום והעברת המונים ישפיעו על הייבוש. השיעור, ניתוח פשוט הוא כדלקמן:
1. צורה והרכב חומרים
צורת החומר המיובש בהקפאה מחולקת בדרך כלל למוצק ונוזלי. למורפולוגיה של המוצק וריכוז הנוזל משפיעים רבות על קצב ייבוש ההקפאה.
2. קצב הקפאה לפני כן
גודל הגבישים שנוצרו עם הקפאה משפיע מאוד על קצב הייבוש ועל קצב הפירוק של המוצר המיובש. לתהליך הקפאה מהירה והקפאה איטית יש את ההבדלים הבאים: גבישי הקרח המיוצרים על ידי הקפאה מהירה קטנים יותר, וגבישי הקרח המיוצרים על ידי הקפאה איטית גדולים יותר. גבישי קרח גדולים מועילים לסובלימציה, ואילו גבישי קרח קטנים אינם תורמים לסובלימציה. הקפאה מהירה מובילה לשיעור סובלימציה נמוך ולשיעור הספיחה המהיר; הקפאה איטית מובילה לקצב סובלימציה מהיר ולשיעור הרזולוציה האיטית.
3. יכולת טעינה
כאשר החומר מיובש בהקפאה, יש יחס מסוים של שטח הפנים לעובי החומר לאחר שארוז משנה למכולה, כלומר, ייבוש הקפאה קשור לכמות העומס. שטח פנים קטן ועובי תורמים לסובלימציה של מים, קל לייבוש הקפאה ואיכות אידיאלית. בעת ייבוש, עומס המשקל הרטוב ליחידה של המגש הוא גורם חשוב לקביעת זמן הייבוש. באופן כללי, ככל שעובי ערימת החומרים דק יותר, כך מהירות העברת החום וההמסה המהירה יותר, וזמן הייבוש קצר יותר. עם זאת, אם עובי החומר דק, יהיה פחות חומר לייבוש בכל אצווה לכל אזור ייבוש הקפאה, שאינו תורם לשיפור שטח ייבוש הקפאה של היחידה ותפוקת זמן היחידה.
4. ייבוש לחץ מקורה
הלחץ בתא הייבוש משפיע על קצב החום והעברת המסה. להעברת המונים, ככל שהלחץ נמוך יותר, כך טוב יותר ולהעברת חום, כך הלחץ גבוה יותר, כך ייטב. גודל קצב העברת המסה נקבע בעיקר על ידי הטמפרטורה והלחץ של ממשק הסובלימציה ומשטח שכבת הייבוש. כדי לשפר את קצב הבריחה של אדי המים בשכבת הייבוש, ניתן להגדיל את הטמפרטורה של ממשק הסובלימציה כדי להגדיל את לחץ אדי מים בממשק; שניים הם לשפר את דרגת הוואקום של תא הייבוש ולהפחית את לחץ האדים על פני שכבת הייבוש.
5. שיטת העברת חום שיטת העברת חום
ניתן לחלק את הסיווג המסורתי להולכה, הסעה, קרינה תרמית וחימום בינוני (חימום מיקרוגל). מכיוון שתהליך ייבוש סובלימציה כרוך בהעברת חום ומסה (קיטור), קצב הייבוש מושפע מאוד שבאמצעותן משתמשים בשיטת העברת חום להעברת החום לחומר בצורה יעילה יותר.
